水產(chǎn)品中生物胺的形成規(guī)律研究綜述

肖紫柔，張 瑾，周 玲，賀 江，楊品紅

（湖南文理學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，環(huán)洞庭湖水產(chǎn)健康養(yǎng)殖與加工湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 常德 415000）

水產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，富含氨基酸、不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)脂肪含量相對(duì)較低，因此深受人們喜愛(ài)，也是中國(guó)居民膳食指南的重要組成部分[1]。然而，因食用不新鮮水產(chǎn)品而導(dǎo)致食物中毒的事件也屢見(jiàn)報(bào)道，其主要原因是生物胺攝入過(guò)量。生物胺是人體細(xì)胞必不可少的組成部分，適量時(shí)可以調(diào)節(jié)人體的各種生理機(jī)能，攝入量過(guò)高或者在體內(nèi)聚集過(guò)多則會(huì)對(duì)人體造成傷害。為此，許多國(guó)家和國(guó)際組織規(guī)定了食品中可容許的生物胺最高水平，例如，中國(guó)食品安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水產(chǎn)品中組胺的含量不得超過(guò)50 mg/kg[2]，美國(guó)食品藥物管理局建議一般食品中的組胺限量為50 mg/kg[3]，歐盟則規(guī)定鯖魚(yú)中組胺的最高含量為100 mg/kg，魚(yú)和魚(yú)產(chǎn)品中總生物胺的最高含量為200 mg/kg[4]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)水產(chǎn)品中生物胺的定量分析檢測(cè)已進(jìn)行了一系列研究，因此，系統(tǒng)揭示水產(chǎn)品中生物胺的形成規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上探討相應(yīng)的防控措施，對(duì)建立水產(chǎn)品中生物胺的控制體系具有重要意義。

1 生物胺概述

1.1 生物胺的結(jié)構(gòu)、功能與危害

生物胺是一類(lèi)具有生物活性的低分子含氮有機(jī)化合物的總稱(chēng)，根據(jù)其氨分子中氫原子被烷基或芳香基取代的情況，可分為三大類(lèi)：脂肪族、芳香族和雜環(huán)族（表1）。此外，根據(jù)胺基的數(shù)量，可將其分為單胺，二胺或多胺。還可根據(jù)生物胺在人體內(nèi)的生理功能分為精神活性物質(zhì)和血管活性物質(zhì)，前者與神經(jīng)系統(tǒng)有關(guān)，包括組胺、腐胺和尸胺，而后者作用于心血管系統(tǒng)，有酪胺、色胺等[5]。表1對(duì)生物的生理功能及其過(guò)量攝入時(shí)的危害進(jìn)行了概述。

表1 生物胺的生理活性與危害

1.2 生物胺的形成途徑

生物胺的形成包括內(nèi)源性途徑和外源性途徑（圖1）。內(nèi)源性生物胺，是指在活細(xì)胞的正常代謝過(guò)程中，由不同組織內(nèi)合成產(chǎn)生并通過(guò)血液系統(tǒng)傳遞的神經(jīng)遞質(zhì)，一些脂肪族生物胺也可以通過(guò)醛或酮的轉(zhuǎn)氨作用產(chǎn)生。外源性生物胺是指能在食品原料和加工品中檢測(cè)到的抗?fàn)I養(yǎng)因子，可直接從食物中吸收，再在人體內(nèi)聚集；其通常是在不同氨基酸脫羧酶的作用下，從不同氨基酸中除去α-羧基而形成的胺類(lèi)化合物[9]。趙忠輝等[10]分析了雜色蛤、雜色鮑等水產(chǎn)品中7種生物胺的含量，結(jié)果表明新鮮水產(chǎn)品中生物胺含量微乎其微，或僅含少量精胺和亞精胺；腐敗水產(chǎn)品中檢出大量生物胺，包括酪胺、腐胺和尸胺等。說(shuō)明與魚(yú)類(lèi)腐敗相關(guān)的各種細(xì)菌是引起水產(chǎn)品中生物胺形成的主要原因。這些微生物通常位于魚(yú)類(lèi)的皮膚、鰓或胃腸道中，也可因屠宰時(shí)操作不慎而擴(kuò)散至肌肉組織[11]。

圖1 部分生物胺的形成途徑

2 水產(chǎn)品中生物胺形成的影響因素

2.1 加工工藝對(duì)水產(chǎn)品中生物胺含量的影響

去內(nèi)臟處理是水產(chǎn)品加工工藝流程中最常見(jiàn)的前處理手段，去除內(nèi)臟可減少魚(yú)體內(nèi)微生物的負(fù)荷量[12]。PALEOLOGOS等[13]探究發(fā)現(xiàn)直接去除內(nèi)臟的大西洋鱈和鱒魚(yú)的貨架壽命比未去除內(nèi)臟的冰鱈和鱒魚(yú)的貨架壽命長(zhǎng)，并且在去除內(nèi)臟的樣本中的尸胺和組胺濃度明顯低于未去除內(nèi)臟的樣本。趙慶志[14]通過(guò)探究去內(nèi)臟和不去內(nèi)臟對(duì)鮐魚(yú)和藍(lán)圓鲹體內(nèi)生物胺變化規(guī)律的影響，也同樣證實(shí)了去內(nèi)臟處理能減少水產(chǎn)品中生物胺的產(chǎn)生。這些相關(guān)研究均說(shuō)明水產(chǎn)品中生物胺的形成是微生物大量繁殖的結(jié)果。

加工處理時(shí)的溫度對(duì)生物胺的形成也有很大的影響。適當(dāng)?shù)臏囟瓤梢栽诒３之a(chǎn)品風(fēng)味的基礎(chǔ)上抑制產(chǎn)胺菌的生成，是控制生物胺形成的有效途徑。油炸等加工方法使原料直接與高溫金屬容器或明火接觸，讓食品在短時(shí)間內(nèi)迅速升溫，各組分反應(yīng)劇烈。此外，由于水分的快速蒸發(fā)，產(chǎn)品表面干燥，將更有利于生物胺的生成。

微生物發(fā)酵是食品加工和保藏中最古老和最實(shí)用的技術(shù)之一，在發(fā)酵過(guò)程中，魚(yú)體內(nèi)的游離氨基酸與生物胺呈正相關(guān)。微生物分泌的氨基酸脫羧酶，作用于蛋白質(zhì)產(chǎn)生游離氨基酸和相應(yīng)的生物胺。隨著二氧化碳的產(chǎn)生，在成熟和貯藏過(guò)程中，氨基酸和生物胺的含量顯著增加[15]。發(fā)酵過(guò)程中的鹽析能有效抑制生物胺的形成，尤其是在高濃度鹽處理下，效果更加明顯。一般來(lái)說(shuō)，鹽含量越高，會(huì)導(dǎo)致生物胺含量明顯減少。這是因?yàn)檩^高的鹽濃度降低了環(huán)境中的水分活度，這可以抑制生物胺形成所需的微生物和酶的活性。劉瑋[16]考察了腌制之后封鳊魚(yú)中生物胺含量的變化，其中精胺含量有所降低，亞精胺、色胺、尸胺、苯乙胺、腐胺和組胺含量都大幅上升，但仍低于國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)。總體來(lái)看，魚(yú)類(lèi)加工制品中的生物胺含量均高于新鮮魚(yú)類(lèi)[17]。

2.2 貯藏條件對(duì)水產(chǎn)品中生物胺含量的影響

貯藏期間溫度較高會(huì)促進(jìn)產(chǎn)品中微生物的生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致水產(chǎn)品肌肉組織中蛋白質(zhì)水解和脫羧酶活性的增加。因此，較低的貯藏溫度有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量和延長(zhǎng)保質(zhì)期。錢(qián)佳敏等[18]研究表明在-18℃凍藏和4℃冷藏條件下，熗蟹中苯乙胺、尸胺和組胺在第10 d后檢出，貯藏期間亞精胺含量相對(duì)穩(wěn)定，精胺含量在貯藏后期少量降低。與4℃冷藏相比，-18℃凍藏可以有效抑制熗蟹中生物胺的生成，以色胺、腐胺、酪胺的抑制效果較好。說(shuō)明凍藏能夠讓熗蟹保持較長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)味，維持食品良好的口感。

除溫度外，貯藏期間的酸堿度和氧化還原電位也會(huì)影響氨基酸脫羧酶的活性，脫羧作用是細(xì)胞對(duì)抗酸性脅迫的一種機(jī)制[19]。低酸堿度下，微生物更容易產(chǎn)生脫羧酶，作為對(duì)酸性的保護(hù)機(jī)制，會(huì)降低氧化還原電位，有利于組胺的形成[20]。錢(qián)茜茜[21]從傳統(tǒng)腌制海鱸魚(yú)中分離篩選出4株具有較高產(chǎn)胺能力的微生物，結(jié)果表明pH值的變化對(duì)產(chǎn)胺細(xì)菌的生長(zhǎng)和產(chǎn)胺能力有一定的影響，在pH值4～5時(shí)（低酸堿度值）可以抑制產(chǎn)胺菌的生長(zhǎng)。

YEW[22]等調(diào)查了印度鯖魚(yú)在不同CO2濃度（30%、60%、80%和100%）下貯藏時(shí)主要生物胺的含量，結(jié)果顯示，在以上CO2濃度包裝下的魚(yú)中，組胺濃度分別降低了6.4%、8.5%、70.3%、78.8%和90.2%。隨著CO2濃度的增加，生物胺產(chǎn)生的速率減慢，表明CO2濃度的增加抑制了一些產(chǎn)胺菌的生長(zhǎng)。另有研究表明，氣調(diào)包裝（MAP）中的CO2（濃度> 60%）可使梭魚(yú)[23]和沙丁魚(yú)[24]中總生物胺含量顯著降低，進(jìn)一步證明了CO2在抑制生物胺合成方面的顯著功效。MAP與其他滅菌工藝聯(lián)合使用，可更有效地抑制水產(chǎn)品中生物胺的形成。BRUNA L R 等[25]發(fā)現(xiàn)，虹鱒魚(yú)魚(yú)片通過(guò)聯(lián)合MAP（80% CO2/20% N2）與UV-C輻射（80% CO2/20% N2；106.32 mJ/cm2）兩種方式處理后，產(chǎn)品中菌落數(shù)量會(huì)大幅下降，從而減少腐胺和尸胺的產(chǎn)生。

2.3 不同種類(lèi)水產(chǎn)品中生物胺含量的差異

不同水產(chǎn)品中氨基酸組成的不同會(huì)直接導(dǎo)致其生物胺含量的差異。PRESTER等[17]的研究表明，富含組氨酸（深色肌肉）的魚(yú)與缺乏組氨酸（白色肌肉）的魚(yú)相比，更容易形成組胺。深色肌肉魚(yú)（俗稱(chēng)青皮紅肉魚(yú)）被認(rèn)為容易產(chǎn)生組胺，能夠引發(fā)組胺中毒等食品安全事件的發(fā)生。但研究顯示[26]，作為白肉魚(yú)的牙鲆，在20 ℃貯藏4 d后，其體內(nèi)組胺含量也嚴(yán)重超過(guò)了美國(guó)食品藥品監(jiān)管局的規(guī)定。說(shuō)明青皮紅肉魚(yú)是容易引起組胺中毒的魚(yú)類(lèi)，但并不是唯一判斷標(biāo)準(zhǔn)。

不同水產(chǎn)品中產(chǎn)胺菌菌種存在差異，對(duì)生物胺的形成水平也會(huì)造成影響。研究發(fā)現(xiàn)，組胺產(chǎn)生菌的微生物種屬關(guān)系復(fù)雜，不同種類(lèi)的組氨酸脫羧酶活性也有很大差別[27]。郝淑賢等[28]從鯖魚(yú)體內(nèi)分離出7種疑似產(chǎn)胺類(lèi)菌株，不同菌株產(chǎn)生的生物胺種類(lèi)和含量差異很大，其中在35℃時(shí)，侵肺巴斯德氏菌生成的組胺含量最多，為9.08±0.69 mg/L；而楊健[29]等從鰹魚(yú)中分離篩選出兩種產(chǎn)組胺的芽孢桿菌，J2和J4菌株在25℃和30℃的最適產(chǎn)胺溫度下分別產(chǎn)生5.49 mg/L和12.47 mg/L組胺。其后他們[30]又從鮐魚(yú)中分離出4種產(chǎn)組胺的變形桿菌，在最適產(chǎn)胺溫度20℃下，組胺的產(chǎn)生量為1.641～ 4.661 mg/L。

同時(shí)，生物胺水平的增加是特定物種所特有的。據(jù)PRESTER等研究，在22±1 ℃將普通魷魚(yú)、麝香章魚(yú)、挪威龍蝦和貽貝貯藏24 h后，腐胺的含量從多到少依次為：魷魚(yú)＞章魚(yú)＞龍蝦＞貽貝[31]；在22 ℃下，貯藏12 h后，沙丁魚(yú)的組胺值達(dá)到67±11 mg/kg，而鯖魚(yú)則為40±11 mg/kg[32]；與魚(yú)類(lèi)相比，頭足類(lèi)和貝類(lèi)等水產(chǎn)品中形成的組胺含量相對(duì)較低。雙殼類(lèi)水產(chǎn)品中組胺與酪胺的含量一般也都低于魚(yú)類(lèi)，但如存儲(chǔ)不當(dāng)一些雙殼軟體動(dòng)物體內(nèi)的總體多胺水平可能相對(duì)較高（＞300 mg/kg）[17]。

3 水產(chǎn)品中生物胺含量的控制措施

3.1 水產(chǎn)品中生物胺的傳統(tǒng)控制技術(shù)

為了預(yù)防生物胺的產(chǎn)生和積累，傳統(tǒng)生物胺控制技術(shù)主要包括對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行前處理，進(jìn)行低溫儲(chǔ)藏以及腌制處理等。前處理一般指對(duì)水產(chǎn)品在運(yùn)輸和貯藏前進(jìn)行相應(yīng)清理步驟，如魚(yú)類(lèi)表面的黏液、魚(yú)鰓及腸道內(nèi)存在大量產(chǎn)胺菌在內(nèi)的微生物，在儲(chǔ)存和運(yùn)輸之前清洗魚(yú)的內(nèi)臟和頭部可以抑制生物胺的形成[33]。儲(chǔ)存溫度作為影響生物胺形成的最重要因素，降低溫度能有效抑制產(chǎn)胺菌的生長(zhǎng)與繁殖，可大幅減緩生物胺的形成，然而，降低水產(chǎn)品溫度并不是絕對(duì)的控制手段。這是因?yàn)槟承┦壤浼?xì)菌也能產(chǎn)生脫羧酶，即使在適當(dāng)?shù)睦洳販囟认拢擊让敢材軐?dǎo)致生物胺的形成[12]。腌制處理方法由來(lái)已久，原料加工及儲(chǔ)存過(guò)程中的微生物污染是生物胺積累的主要原因。但由于腌制產(chǎn)品含鹽量高，如果腌制前原料新鮮未腐敗變質(zhì)，則產(chǎn)胺微生物一般在加工和貯藏期間無(wú)法生長(zhǎng)，因此，耐鹽的產(chǎn)胺微生物是腌制產(chǎn)品中生物胺積累的主要貢獻(xiàn)者。

3.2 水產(chǎn)品中生物胺的新興控制技術(shù)

控制水產(chǎn)品中生物胺的形成還可通過(guò)HHP（超高靜壓處理技術(shù)）、輻照技術(shù)、氣調(diào)包裝、微生物建模和使用食品添加劑等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些措施同樣主要是通過(guò)抑制細(xì)菌或某些脫羧酶活性來(lái)延緩食物中生物胺的形成。例如使用能降解生物胺的二胺氧化酶（DAO），以及利用擁有這種酶的細(xì)菌，是降解已經(jīng)形成的生物胺的唯一潛在方法，并且不是目前公認(rèn)的保存方法[34]。其中輻照技術(shù)涉及將食品暴露在電離輻射中，如X光、伽馬射線(xiàn)等。這些輻射作用于核酸并將抑制微生物的生長(zhǎng)。相興偉[35]等對(duì)大管鞭蝦在輻照條件下進(jìn)行處理，結(jié)果表明當(dāng)其暴露在5 kGy的輻照劑量時(shí)，能對(duì)生物胺起到顯著的抑制作用。且在低溫條件下，使用輻照技術(shù)對(duì)生物胺的控制效果更加明顯，低溫與輻照相結(jié)合的方式可使產(chǎn)品的貨架期在一定程度上得到延長(zhǎng)。同時(shí)，一些抑制物質(zhì)如山梨酸鉀等添加劑也顯示出極好的生物胺抑制能力，例如組胺的產(chǎn)生可以被2.0%的六偏磷酸鈉延遲[5]。

4 展 望

水產(chǎn)品中生物胺主要由微生物降解其蛋白質(zhì)產(chǎn)生，生物胺的這種形成機(jī)制可作為魚(yú)糜、魚(yú)塊等冷鮮水產(chǎn)品質(zhì)量和安全的一項(xiàng)重要檢測(cè)指標(biāo)；而對(duì)于腌制或發(fā)酵魚(yú)制品，其生物胺含量則由微生物菌群組成決定。特定腐敗菌是導(dǎo)致水產(chǎn)品品質(zhì)下降的重要原因，與水產(chǎn)品中生物胺的形成緊密相關(guān)，因此研究特定腐敗菌種群的生長(zhǎng)代謝對(duì)探究水產(chǎn)品中生物胺的形成規(guī)律至關(guān)重要。今后，應(yīng)從水產(chǎn)品中生物胺形成的規(guī)律及影響因素入手，研究開(kāi)發(fā)高效的水產(chǎn)品保鮮技術(shù)如超高靜壓處理技術(shù)、輻照技術(shù)等，以控制水產(chǎn)品中生物胺形成，保障消費(fèi)者食用安全。